[發明專利]差動變壓器式位移傳感器數字變送解調方法

無效

• 申請號: 201010298837.0
• 申請日: 2010-09-29
• 公開（公告）號: CN102012209A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: 謝雪松;柯志泉
• 申請（專利權）人: 北京京海泉傳感科技有限公司
• 主分類號: G01B7/02
• 分類號: G01B7/02
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 吳蔭芳

1.差動變壓器式位移傳感器數字變送解調方法，其特征在于：利用由現場可編程門陣列(FPGA)制作的變送器來驅動LVDT的初級線圈，并采集LVDT的兩個次級線圈的輸出信號Va和Vb，該變送器包括由FLASH或SRAM構成的存儲器、驅動LVDT初級線圈的數模轉換器(D/A)、采樣LVDT兩個次級線圈的兩個模數轉換器(A/D)，以及數字輸出模塊、包括信號解調算法和與上位機通信程序的變送器軟件；將采集到的LVDT兩個次級線圈的輸出信號Va和Vb作S＝(Va-Vb)/(Va+Vb)的數字解調處理，利用LVDT鐵芯的實際位移量與S之間的映射關系來實現對LVDT的信號檢測，該處理方法包括以下步驟：

A、初始化變送器中各存儲器，

B、FPGA產生頻率可變的正弦波激勵信號，通過D/A輸入到LVDT初級線圈輸入端，

C、采用兩個A/D同時采集LVDT兩個次級線圈的模擬輸出信號，轉化為數字信號，

D、建立LVDT鐵芯的實際位移量與測量量之間的映射關系，

E、利用S＝(Va-Vb)/(Va+Vb)的方法進行數字解調，將所得結果進行數字誤差修正和數字濾波，誤差修正的數據存儲在FLASH中，

F、修正后的結果送至數字輸出模塊，以浮點格式的數據輸出給上位機，并同時通過數模轉換以模擬形式輸出，用于外部的儀表來指示測量結果。

2.如權利要求1所述的差動變壓器式位移傳感器數字變送解調方法，其特征在于：所述的步驟B中，正弦激勵信號由直接數字式頻率合成器(DDS)產生，并后跟一級具有穩幅功能的功率放大器，DDS與FPGA的主時鐘同步，為兆赫茲級，FPGA通過頻率控制字和幅度控制字來實現對DDS的控制，其控制方法包括如下步驟：

B1、向FLASH中寫入激勵頻率字和幅度控制字，

B2、從FLASH中讀取頻率控制字通過PIO端口寫入DDS頻率控制寄存器，同時從FLASH中讀取幅度控制字，通過PIO端口向功率放大器送出幅度控制信號，

B3、經過DDS產生正弦波數據、經過D/A轉化為模擬正弦波、再經過功率放大器的處理就得到相應頻率、相應幅度的激勵信號。

3.如權利要求2所述的差動變壓器式位移傳感器數字變送解調方法，其特征在于：通過DDS同步信號控制A/D的采集時刻為激勵信號的正弦值的峰值點。

4.如權利要求1或2所述的差動變壓器式位移傳感器數字變送解調方法，其特征在于：步驟D采用了如下校準過程來建立LVDT鐵芯的實際位移量與測量量之間的映射關系：

D1、FLASH工作狀態控制器將FLASH與CPU連接；

D2、將LVDT傳感器安裝在測試臺架上，臺架上裝有高等級的位移指示器，在LVDT傳感器的滿量程內均勻設置測量點，測量點越密集所得誤差修正表越精確，變送器軟件通過路徑讀取未修正的計算值并發送至上位機，由上位機軟件記錄，同時人工通過上位機鍵盤輸入此時測試臺架上位移指示器的位移真實值；

D3、上位機軟件在獲得足夠多的測量值和真實值之后，采用線性差值算法得到一個輸入輸出的轉換表，此表由上位機軟件通過USB接口傳送給變送器軟件，由變送器軟件寫入FLASH存儲器。

5.如權利要求1或2或3所述的差動變壓器式位移傳感器數字變送解調方法，其特征在于：在步驟E中，所述數字濾波為移動平均濾波算法。